Search

International audience; L’étude des sites préhistoriques contenus dans des remplissages karstiques implique de travailler avec différentes échelles temporelles qui s’articulent entre elles : une modélisation bayésienne intégrant plusieurs datations radiométriques d’une même couche peut permettre d’estimer, suivant le matériel daté, la durée (d1) de formation d’une couche ou la durée (d2) de la succession des occupations dans cette couche ; la seconde (d2) étant nécessairement comprise dans la première (d1). La résolution temporelle est alors dépendante des méthodes de datation radiométrique et se situe souvent à l’échelle méso-chronologique (centennale), voire macro-chronologique (millénaire). Une approche micro-chronologique telle que la fuliginochronologie des carbonates (étude de la succession des films de suie piégés dans les concrétions) offre quant à elle accès aux échelles de temps plus fines. En effet, les spéléothèmes sont un exemple d’archives à très haute résolution temporelle présentant potentiellement de longs enregistrements des paléo-environnements mais aussi des activités humaines. Lorsqu’ils sont constitués de doublets annuels, il devient possible d’établir des micro-chronologies fines (résolution subannuelle).Sur le site paléolithique de la Grotte Mandrin (Drôme), de tels doublets ont été identifiés grâce au croisement de la pétrographie et des analyses en spectroscopie sur plasma induit par laser (LIBS). L’étude des encroûtements fuligineux du site a ainsi permis de reconstituer la chronique des occupations humaines pour chaque niveau archéologique avec une résolution annuelle. La durée pendant laquelle les occupations se sont succédées a pu être estimée pour chaque couche archéologique grâce au décompte des lamines de croissance des carbonates.La modélisation chronologique bayésienne des dates radiocarbones issues de matériel archéologique provenant de la partie supérieure de la stratigraphie de le Grotte Mandrin ne révèle pas de hiatus ; le site semblerait ainsi occupé de façon continue d’environ 58 à 42 ka cal. BP. Par ailleurs, la fuliginochronologie, qui s’affranchit du flou statistique inhérent aux datations radiométriques, révèle au contraire des durées d’occupation du site incompatibles avec une continuité d’occupation sur 16 000 ans. Elle permet également d’identifier des continuités d’occupation entre certaines couches archéologiques. La combinaison des différentes méthodes (datations radiométriques, modélisation bayésienne et fuliginochronologie) permet ainsi de révéler et de replacer dans le temps les continuités et les les ruptures dans les occupations : en tenant compte des durées d’occupation et des continuités identifiées, des hiatus de plusieurs centaines ou milliers d’années peuvent apparaître, là où ils étaient invisible avec la seule modélisation bayésienne des dates radiométriques.En conciliant les différentes méthode d’approche du temps, il devient ainsi possible d’affiner la chronologie des occupations sur un site par l’intégration de nouvelles informations a priori sur les hiatus et les durées, tirées de l’étude des encroûtements fuligineux. Ce croisement de méthodes permet d’asseoir le contexte chronologique des évolutions biologiques et des changements culturels des sociétés occupant la Grotte Mandrin à la transition entre Paléolithiques moyen et supérieur.

Railway signaling systems are in continuous progress to enhance competitiveness of the railway sector and cope with the evolution of the railway industry and market needs. Among the objectives is to increase the capacity of the European rail network, in particular by enabling moving block operation in a cost-effective way. Therefore, traditional signaling systems relying on track circuits or axle counters for train position detection and train integrity monitoring have to be substituted by on-board modules which must ensure that the train is moving safely and integer during its journey, i.e., no wagon is lost. Using an on-board control-command system for the train integrity functionality transfers more responsibility, in terms of train operation safety, from infrastructure managers to railway operators. In this context, a new on-board train integrity (OTI) function, compliant with the European Train Control System (ETCS), is proposed to help tackle the new challenges. To help implement this new function, the present paper proposes an analysis of the OTI performance and safety indicators based on statistical model-checking. The conducted analysis has revealed several important aspects about the OTI implementation and safety performance. In particular, sensitivity analysis has shown which parameters and factors are most impacting w.r.t. a number of safety indicators. We show how the outcomes of our study can be advantageously used to set optimal choices, in terms of configuration parameters, to maximize dependability and performance features.

An on-farm research network is an organization of farmers that conducts agronomic experiments under local conditions. There is growing interest in on-farm research networks because they provide the infrastructure needed to test new products and management practices in farmers’ fields. Often, the results are usually presented as individual reports (i.e., a report summarizing the outcome for one trial), but this provides limited information difficult to generalize and does not allow presenting, in a synthetic way, all the results collected from the different trials. Moreover, there is an unexplored potential in detecting yield response variability patterns for better decision making. The overall objective of this thesis is to demonstrate the importance of identifying appropriate statistical methods for analyzing and visualizing on-farm research network data. Specifically, I focused on analyzing the on-farm research networks managed by the Iowa Soybean Association, and an adaptation was made with a French case-study. A data-analytics framework was developed to analyze multiple trials that use a common protocol and identify the conditions where an imposed treatment may or may not be effective. This framework used a random-effect model through a Bayesian approach and returned yield response estimates at the network and trial levels. The framework was implemented through a web-application for 51 different management practices on corn and soybean. The web-application includes dynamic data visualization features to enhance communication and information sharing, and is accessible to a broad audience to improve accessibility to on-farm research insights. A random-effects statistical model was used to compute prediction intervals describing a range of plausible yield response for a new (out-of-sample) trial, and compute the probability that the tested management practice will be ineffective in a new field. Depending on the level of between-trial variability, the prediction intervals were 2.2–12.1 times larger than confidence intervals for the estimated mean yield responses (i.e., at the network level) for all tested management practices. Using prediction intervals and the probability of ineffective treatment will prevent farmers from over-optimistic expectations that a significant effect at the network level will lead with high certainty to a yield gain on their farms. The data-analytic framework was adapted to a French on-farm research network focusing on the efficacy of biocontrol agent products against Botrytis cinerea, potassium bicarbonate and Aureobasidium pullulans, on organic vine. The results favored potassium bicarbonate as its efficacy on incidence at the network level is higher for diseased intensities between 0% and 10% than for Aureobasidium pullulans. For both biocontrol agents, the efficacy on incidence for a new trial is highly uncertain for intensity levels higher than 15%. Finally, this research investigated the impact of experimental plot scale (i.e., small-plot scale and field scale) on the effect of management practice on crop yield and identified the cause of potential discrepancies to inform on-farm decision-making better and adapt the extrapolation of the results. Taken together, this research represents the first major effort in consolidating results from on-farm research network and provides insight to make better farming management decisions.; L’expérimentation en réseau d’agriculteurs permet de conduire des essais agronomiques dans des conditions réelles de production. L’intérêt est grandissant car cela représente une opportunité pour mettre en place des essais testant de nouveaux produits et de nouvelles pratiques agricoles dans les champs des agriculteurs. Généralement, les résultats sont présentés sous la forme de rapports individuels (i.e., un rapport résumant les résultats d’un essai en parcelle agricole), mais les informations fournies sont limitées, difficile à généraliser, et cela ne permet pas de synthétiser les résultats recueillis dans les différents essais. De plus, la variabilité de la réponse de rendement est inexplorée alors qu’elle constitue un potentiel pour améliorer la prise de décision par les agriculteurs. L’objectif général de cette thèse est de démontrer l’importance d’identifier des méthodes statistiques appropriées pour analyser et visualiser les données issues d’expérimentation en réseaux d’agriculteurs. Plus précisément, je me suis consacrée à l’analyse des réseaux gérés par Iowa Soybean Association, et d’un cas d’étude français. Un cadre d’analyse des données a été développé pour analyser simultanément plusieurs essais agricoles ayant un protocole expérimental commun et identifier les conditions dans lesquelles un traitement peut ou non être efficace. Ce cadre d’analyse utilise un modèle statistique à effets aléatoires par une approche bayésienne et fournit des estimations de réponse de rendement à l’échelle du réseau et des essais. Ce cadre d’analyse a été mis en application pour 51 pratiques agricoles sur le maïs et le soja au sein d’une application web. Celle-ci comprend des fonctions de visualisation dynamique et interactive des données afin d’améliorer le partage d’informations, et est accessible à un large public pour faciliter l’accès aux résultats issus des réseaux d’expérimentations. Un modèle statistique à effets aléatoires a été utilisé pour calculer des intervalles de prédiction décrivant la gamme des réponses de rendement plausibles pour un nouvel essai (en dehors de l’échantillon testé), et calculer la probabilité que la pratique agricole testée soit inefficace dans une nouvelle parcelle agricole. Selon le niveau de variabilité inter-essais, les intervalles de prédiction étaient 2,2 à 12,1 fois plus larges que les intervalles de confiance des réponses de rendement moyen (c'est-à-dire à l’échelle du réseau) pour toutes les pratiques agricoles testées. L'utilisation des intervalles de prévision et de la probabilité qu’un traitement soit inefficace empêcheront les agriculteurs d’avoir des attentes trop optimistes concernant le gain de rendement dans le cas où celui-ci est significatif à l’échelle du réseau. Le cadre d'analyse des données a été adapté à un réseau d’expérimentation français axé sur l'efficacité des produits de biocontrôle contre le Botrytis cinerea, le bicarbonate de potassium et Aureobasidium pullulans, sur la vigne en production biologique. Les résultats sont en faveur du bicarbonate de potassium car son efficacité sur l’incidence à l’échelle du réseau est plus élevée qu’Aureobasidium pullulans, pour une intensité de la maladie variant de 0 à 10%. Pour ces deux produits de biocontrôle, l'efficacité sur l'incidence pour un nouvel essai est très incertaine pour les niveaux d'intensité de maladie supérieurs à 15 %. Enfin, ce travail de thèse a permis d'étudier l'impact de l'échelle de la parcelle expérimentale (c'est-à-dire à essais en station expérimentale et expérimentation au champ) sur l'effet des pratiques agricoles sur le rendement et d'identifier la cause des écarts potentiels afin de mieux informer la prise de décision au niveau de l'exploitation et d'adapter l'extrapolation des résultats. Ce travail de thèse représente le premier effort majeur de consolidation des résultats d’expérimentation en réseaux d’agriculteurs et fournit des connaissances pour aider à la décision en termes de pratique agricole.

For the last 25 years, complex networks have been an active field of research. The size of the networks studied imposes to model their structure in order to make it understandable. Many models have been put forward to do so, whether based on nodes’ degree, on a partition of the node into blocks, on an embeddeding in a latent space, etc. The estimation of those models’ parameters has shown how important it is to follow a rigourous statistical approach in order to avoid both overfitting and underfitting. In this thesis, we build on this previous work to develop two methodologies aiming at evaluating the relevance of a model with respect to a given graph. First, we study the geometric structure of the microcanonical ensemble and highlight the existence of a characteristic radius for various models. This allows us to suggest a statistical testing methodology inspired from the principles of the p-value to test a model. Then, to tackle the issue of the lack of observations compared with the number of parameters of the model, we focused on edge models. We suggest a methodology to evaluate a model, based on the minimum description length. Its main benefits are its rigorous statistical grounds, which allow for an interpretation of the results, and a common formulation for models of different nature (SBM and configuration model, for example) which allows to compare their performance on a graph. All along our work, we remained careful to follow a formal approach which allowed us to proove various properties about the methodologies described, particularly about the convergence of the estimators., Depuis vingt-cinq ans, l’étude de réseaux complexes est un domaine de recherche particulièrement actif. La taille des réseaux étudiés impose de modéliser leur structure pour la rendre compréhensible. De nombreux modèles ont été proposés pour cela, basés sur le degré des nœuds, une partition des nœuds en blocs, des plongements dans des espaces sous-jacents, etc. L’estimation des paramètres de ces modèles a mis en évidence la nécessité d’une approche statistique rigoureuse pour éviter le sur-apprentissage aussi bien que le sous-apprentissage. Dans cette thèse, nous nous appuyons sur ces résultats pour proposer deux méthodologies qui permettent d’évaluer la pertinence d’un modèle pour un graphe donné. Dans un premier temps, nous avons étudié la structure géométrique de l’ensemble microcanonique, mettant en évidence un rayon caractéristique pour plusieurs modèles. Cela nous a permis de proposer un test statistique s’inspirant des principes de la p-valeur pour tester un modèle. Dans un deuxième temps, pour pallier au problème du manque d’observation par rapport au nombre de paramètres des modèles considérés, nous nous sommes concentrés sur des modèles d’arêtes. Cela nous a permis de proposer une méthodologie pour évaluer un modèle, basée sur la longueur de description minimale. Ses avantages principaux sont d’une part des fondements statistiques rigoureux qui permettent une interprétation des résultats obtenus, et d’autre part une formulation commune pour des modèles de nature différente (SBM et configuration model, par exemple), qui permet de comparer leurs performances sur un même graphe. Tout au long de notre travail, nous nous sommes attachés à suivre une approche formelle qui nous a permis de prouver plusieurs résultats sur les méthodes proposées, en particulier concernant la convergence des estimateurs.

Master; Nous avons testé une approche nouvelle de fusion de données de biodiversité opportunistes avec des données de biodiversité protocolées. Cette approche était basée sur l'utilisation d'outils de qualification de l'adéquation entre le modèle et les données (sampled posterior p-values) appliquée à des données simulées. La méthode semblait sur nos données simulées avoir de bonnes propriétés : elle ne détectait pas de différence nette entre les données et le modèle quand le modèle statistique correspondait bien au modèle ayant généré les données. A l'inverse, elle permettait de détecter des différences significatives quand le modèle statistique ne correspondait plus au modèle ayant généré les données. Cette approche est un outil intéressant pour décider dans quels cas on accepte de fusionner les données et dans quels cas on ne garde que les données protocolées.

Les délétions et les duplications délétères (Variations de nombre de copies, CNV) sont identifiés dans environ 11% des individus référés dans des cliniques du neurodéveloppement pédiatrique. Certains CNVs récurrents ont été formellement associés avec des troubles du neurodéveloppement, mais la majorité des CNVs sont non-récurrents et donc trop rares pour être évalués par des études d’association. Dans cette optique, nous avons récemment développé une nouvelle approche pour estimer l’effet des CNVs non-documentés sur le quotient intellectuel non-verbal (QINV) et nous visons étendre cette approche pour l’appliquer sur une mesure de traits autistiques. Nous avons identifié les CNVs dans deux cohortes d’autisme du Simons Simplex Collection (SSC) et du MSSNG, dans leurs apparentés de premier-degré, dans une cohorte du neurodéveloppement et dans une population générale. Des modèles statistiques intégrant les scores des gènes inclus dans les CNVs ont été utilisés pour expliquer leur effet sur l’intelligence générale et sur la réciprocité sociale. Les délétions et les duplications diminuent le QINV et l’effet des duplications est 3 fois inférieur à celui des délétions. L’effet différentiel est aussi observé pour la réciprocité sociale avec un ratio d’altération de 2:1 pour les délétions et les duplications et cet effet est principalement expliqué par le QINV. Les estimés de notre modèle pour l’intelligence générale et la réciprocité sociale concordent bien avec des observations déjà publiés. Nos modèles entraînés sur des CNVs couvrant >4,500 gènes suggèrent que l’effet des CNVs sur la cognition et la réciprocité sociale est dû à leurs propriétés polygéniques. Ces modèles pourront aider dans l’interprétation des CNVs en clinique., Deleterious deletions and duplications (copy number variations, CNVs) are identified in up to 11% of individuals referred to neurodevelopmental pediatric clinics. However, only few recurrent CNVs have been formally associated with neurodevelopmental disorders because the majority are too rare to perform individual association studies. We recently developed a new framework to estimate the effect size of undocumented CNVs on non-verbal intelligence quotient (NVIQ) and sought to extend this approach to another score measuring autistic traits. We identified CNVs in an autism sample from the Simons Simplex Collection (SSC) and MSSNG, in their first-degree relatives, in a neurodevelopmental cohort and in individuals from an unselected population. Statistical models integrating scores of the genes encompassed in the CNVs were used to explain their effect on general intelligence and on social responsiveness. Deletions and duplications decreased NVIQ and the effect of duplications was three-fold smaller than deletions. There was also a differential effect on social responsiveness: the ratio of the impairment conferred by deletions and duplications was 2:1 and this effect was mainly driven by NVIQ. Models estimates for general intelligence and social responsiveness were consistent with previously published observations. Our models, trained on CNVs encompassing >4,500 genes, suggest highly polygenic properties of CNVs with respect to cognition and social responsiveness. These models will help interpreting CNVs identified in the clinic.

National audience; Changing the structure of foods can modulate their nutritional quality by modifying the digestion process, a complex process that is still imperfectly understood. In particular, digestion dynamics have been poorly studied, although it can has significant metabolic consequences. The objective of this study is to model the proteolytic cascade by pepsin, and to highlight a potential "structural effect". Egg white is an interesting model to meet this dual objective, as it offers the possibility of obtaining gels with different structures. In a probabilistic modeling approach of the peptide cleavage dynamics, we sought to identify leverages for the cleavage of a peptide after a given digestion time. For this purpose, peptides are identified and quantified at different time points in an in vitro digestion experiment. A Generalized Additive Modeling of the probability of a cleavage based on the physicochemical profile of peptides is proposed, considering either all kinds of cleavages made by the pepsin or only those made on preferential peptide bonds. The most significant variables are related to the length of the peptide and its location on the ovalbumin sequence. These results suggest that the action of pepsin depends more on structural criteria than on the presence of specific cleavage sites.

Cet article décrit de manière non technique les principales méthodes d’évaluation d’impact, expérimentales et quasi-expérimentales, et le modèle statistique qui les sous-tend. Sont ensuite recensés les articles utilisant ces méthodes que la revue Economie et statistique / Economics and Statistics a publiés durant ces quinze dernières années. Dans une seconde partie sont présentées certaines des avancées méthodologiques les plus importantes récemment proposées dans ce champ de recherche. Pour finir, l’accent est mis sur la nécessité d’être particulièrement attentif à la précision des effets estimés, mais aussi sur l’obligation de répliquer les évaluations, réalisées par expérimentation ou quasi-expérimentation, en vue de distinguer les faux-positifs des effets avérés.

This work presents an automatic design method for power electronic converters “Automatic Design for manufacturing” (ADFM). The method proposes to build power converter arrays (PCAs), by assembling standard-cells. The technique is highly inspired by the microelectronics industry, power electronics building blocks, and multicell converters. The power conversion stage of a PCA consists of several conversion standard cells (CSCs) connected in series and/or parallel.One of the primary basis for the proper functioning of the ADFM method is the use of models for predicting the behaviour of the possible assemblies of standard cells. This thesis establishes this base following a three-step procedure: defining a plan of experiments to choose the relevant measurements that bring the most information of the PCAs; building a test bench capable of performing automatic measurements and finally studying statistical modelling methods to perform accurate predictions.Experimental tests in nine different converters are performed, totalizing over 210 hours of tests. Predictions of efficiency and converter temperature made by the models are compared with real measurements to validate their accuracy. Finally, the models are employed for two main tasks: to assure that a given PCA in a given operating point has a safe operation; and to benchmark PCAs that perform similar power conversion.; Ce travail présente une méthode de conception et de fabrication automatique de convertisseurs de puissance appelée « Automatic Design for manufacturing » (ADFM). La méthode consiste en concevoir des « Power Converter Arrays » (PCA) via l’assemblage de cellules standards. La technique est inspirée de l’industrie de la microélectronique, des PEBB (Power Electronic Building Blocks) et des convertisseurs multicellulaires. La partie de puissance d’un PCA est formé par plusieurs Cellules Standards de Conversion (CSC) connectées en série ou/et en parallèle en entrée comme en sortie.Afin de prédire le comportement de tous les assemblages possibles de CSC, cette démarche s’appuie sur des modèles statistiques eux-mêmes déterminés par des caractérisations électrothermiques de convertisseurs tests. Cette thèse va établir les bases de cette modélisation en trois étapes : la définition d’un plan d’expérience ; la construction d’un banc d’essais pour réaliser des mesures automatiques, et finalement, l’étude des modèles statistiques permettant de réaliser prédictions précises.9 convertisseurs ont ainsi été réalisés et caractérisés, totalisant plus de 210 heures de tests afin de réaliser toutes les étapes allant de la caractérisation aux prédictions de l’efficacité et de la température d’un convertisseur. Finalement, afin de valider cette nouvelle méthode, deux cas pratiques ont été traités. Le premier vise à comparer les résultats estimés avec ceux réellement atteints par un PCA, le second s’attache à montrer les perspectives d’une telle approche en comparant les performances estimées de plusieurs PCAs pour un profil de mission donné.

Sea level rise is a growing concern in the islands of the western Pacific. Over the altimetry era (1993-present), sea level rise rates in the western tropical Pacific were amongst the highest recorded across the world ocean, reaching up to 3-4 times the global mean. As more and more affected communities relocate to higher grounds to escape the rising seas, there is a compelling need for information on local scales to ease the adaptation and planning process. This is not a straightforward process as sea level varies regionally, driven by wind and ocean circulation patterns, and the prevailing climate modes (e.g. ENSO, PDO/IPO). On local scales, substantial sea level changes can result from natural or anthropogenic induced vertical ground motion. Motivated by such concerns, this thesis focuses on developing a statistical downscaling technique, namely a multiple linear regression (MLR) model, to simulate island sea levels at selected sites in the southwest Pacific - Suva and Lautoka in Fiji, and Nouméa in New Caledonia. The model is based on the knowledge that sea level variations in the tropical Pacific are mainly thermosteric in nature (temperature-related changes in ocean water density) and that these thermosteric variations are dominated by wind-forced, westward propagating Rossby waves. The MLR experiments are conducted over the 1988-2014 study period, with a focus on interannual-to-decadal sea level variability and trend. Island sea levels are first expressed a sum of steric and mass changes. Then, a more dynamical approach using wind stress curl as a proxy for the thermosteric component is undertaken to construct the MLR model. In the latter case, island sea levels are perceived as a composite of global, regional and local components, where the second is dominant. The MLR model takes wind stress curl as the dominant regional regressor (via a Rossby wave model), and the local halosteric component (salinity-related changes in ocean water density), local wind stress, and local sea surface temperature as minor regressors. A stepwise regression function is used to isolate statistically significant regressors before calibrating the MLR model. The modeled sea level shows high agreement with observations, capturing 80% of the variance on average. Stationarity tests on the MLR model indicate that it can be applied skillfully to projections of future sea level. The statistical downscaling approach overall provides insights on key drivers of sea level variability at the selected sites, showing that while local dynamics and the global signal modulate sea level to a given extent, most of the variance is driven by regional factors. [...]; L'élévation du niveau de la mer est une préoccupation croissante dans les îles du Pacifique. Au cours de l'ère altimétrique (depuis 1993), les taux d'élévation du niveau de la mer sur le Pacific tropical ouest ont été parmi les plus élevés du monde, atteignant jusqu'à 3-4 fois la moyenne globale. Alors que de plus en plus de communautés soumises aux risques associés à cette hausse du niveau de la mer se déplacent vers des terres plus élevées pour échapper à la montée des eaux, il est impératif de disposer de prédictions du niveau de la mer à l'échelle locale pour faciliter le processus d'adaptation et de planification. Ce processus n'est pas simple car le niveau de la mer varie d'une région à l'autre, notamment en fonction des redistributions de chaleur, sel et masses opérées aux échelles régionales par la circulation océanique, et des modes climatiques dominants (par exemple, ENSO, PDO/IPO). Même à l'échelle locale, d'importants changements du niveau de la mer relatif peuvent résulter de mouvements verticaux naturels ou anthropiques du sol terrestre. Motivée par ces préoccupations, cette thèse se concentre sur l'utilisation d'une technique de descente d'échelle statistique basée sur des régressions linéaires multiples (MLR) pour modéliser les variations interannuelles-à-interdécennales du niveau de la mer pour trois sites côtiers localisés sur des îles du Pacifique Sud-Ouest - Suva et Lautoka à Fidji, et Nouméa en Nouvelle-Calédonie. Le modèle MLR est basé sur la connaissance que les variations du niveau de la mer à ces échelles de temps dans le Pacifique tropical sont principalement de nature thermostérique (c.-à-d. provenant des changements de densité de l'eau de mer induits par des changements de température de l'océan) et que ces variations thermostériques sont principalement générées par les variations de forçage de vent et les ondes de Rossby se propageant vers l'ouest qui en résultent. Les expériences de MLR sont menées sur la période d'étude 1988-2014, l'accent étant mis sur la variabilité interannuelle à décennale et les tendances du niveau de la mer. Le niveau de la mer pour les trois sites côtiers insulaires est d'abord exprimé sous forme de somme des variations stériques et de masse. Dans un second temps, les modèles MLR développés se basent sur une approche plus orientée processus, en utilisant le rotationnel de tension de vent comme approximation de la composante thermostérique.[...]

Sea level rise is a growing concern in the islands of the western Pacific. Over the altimetry era (1993-present), sea level rise rates in the western tropical Pacific were amongst the highest recorded across the world ocean, reaching up to 3-4 times the global mean. As more and more affected communities relocate to higher grounds to escape the rising seas, there is a compelling need for information on local scales to ease the adaptation and planning process. This is not a straightforward process as sea level varies regionally, driven by wind and ocean circulation patterns, and the prevailing climate modes (e.g. ENSO, PDO/IPO). On local scales, substantial sea level changes can result from natural or anthropogenic induced vertical ground motion. Motivated by such concerns, this thesis focuses on developing a statistical downscaling technique, namely a multiple linear regression (MLR) model, to simulate island sea levels at selected sites in the southwest Pacific - Suva and Lautoka in Fiji, and Nouméa in New Caledonia. The model is based on the knowledge that sea level variations in the tropical Pacific are mainly thermosteric in nature (temperature-related changes in ocean water density) and that these thermosteric variations are dominated by wind-forced, westward propagating Rossby waves. The MLR experiments are conducted over the 1988-2014 study period, with a focus on interannual-to-decadal sea level variability and trend. Island sea levels are first expressed a sum of steric and mass changes. Then, a more dynamical approach using wind stress curl as a proxy for the thermosteric component is undertaken to construct the MLR model. In the latter case, island sea levels are perceived as a composite of global, regional and local components, where the second is dominant. The MLR model takes wind stress curl as the dominant regional regressor (via a Rossby wave model), and the local halosteric component (salinity-related changes in ocean water density), local wind stress, and local sea surface temperature as minor regressors. A stepwise regression function is used to isolate statistically significant regressors before calibrating the MLR model. The modeled sea level shows high agreement with observations, capturing 80% of the variance on average. Stationarity tests on the MLR model indicate that it can be applied skillfully to projections of future sea level. The statistical downscaling approach overall provides insights on key drivers of sea level variability at the selected sites, showing that while local dynamics and the global signal modulate sea level to a given extent, most of the variance is driven by regional factors. [...]; L'élévation du niveau de la mer est une préoccupation croissante dans les îles du Pacifique. Au cours de l'ère altimétrique (depuis 1993), les taux d'élévation du niveau de la mer sur le Pacific tropical ouest ont été parmi les plus élevés du monde, atteignant jusqu'à 3-4 fois la moyenne globale. Alors que de plus en plus de communautés soumises aux risques associés à cette hausse du niveau de la mer se déplacent vers des terres plus élevées pour échapper à la montée des eaux, il est impératif de disposer de prédictions du niveau de la mer à l'échelle locale pour faciliter le processus d'adaptation et de planification. Ce processus n'est pas simple car le niveau de la mer varie d'une région à l'autre, notamment en fonction des redistributions de chaleur, sel et masses opérées aux échelles régionales par la circulation océanique, et des modes climatiques dominants (par exemple, ENSO, PDO/IPO). Même à l'échelle locale, d'importants changements du niveau de la mer relatif peuvent résulter de mouvements verticaux naturels ou anthropiques du sol terrestre. Motivée par ces préoccupations, cette thèse se concentre sur l'utilisation d'une technique de descente d'échelle statistique basée sur des régressions linéaires multiples (MLR) pour modéliser les variations interannuelles-à-interdécennales du niveau de la mer pour trois sites côtiers localisés sur des îles du Pacifique Sud-Ouest - Suva et Lautoka à Fidji, et Nouméa en Nouvelle-Calédonie. Le modèle MLR est basé sur la connaissance que les variations du niveau de la mer à ces échelles de temps dans le Pacifique tropical sont principalement de nature thermostérique (c.-à-d. provenant des changements de densité de l'eau de mer induits par des changements de température de l'océan) et que ces variations thermostériques sont principalement générées par les variations de forçage de vent et les ondes de Rossby se propageant vers l'ouest qui en résultent. Les expériences de MLR sont menées sur la période d'étude 1988-2014, l'accent étant mis sur la variabilité interannuelle à décennale et les tendances du niveau de la mer. Le niveau de la mer pour les trois sites côtiers insulaires est d'abord exprimé sous forme de somme des variations stériques et de masse. Dans un second temps, les modèles MLR développés se basent sur une approche plus orientée processus, en utilisant le rotationnel de tension de vent comme approximation de la composante thermostérique.[...]

International audience; Consiste en la correction d'une partie des analyses de comparaison de modèles statistiques.

This work presents an automatic design method for power electronic converters “Automatic Design for manufacturing” (ADFM). The method proposes to build power converter arrays (PCAs), by assembling standard-cells. The technique is highly inspired by the microelectronics industry, power electronics building blocks, and multicell converters. The power conversion stage of a PCA consists of several conversion standard cells (CSCs) connected in series and/or parallel.One of the primary basis for the proper functioning of the ADFM method is the use of models for predicting the behaviour of the possible assemblies of standard cells. This thesis establishes this base following a three-step procedure: defining a plan of experiments to choose the relevant measurements that bring the most information of the PCAs; building a test bench capable of performing automatic measurements and finally studying statistical modelling methods to perform accurate predictions.Experimental tests in nine different converters are performed, totalizing over 210 hours of tests. Predictions of efficiency and converter temperature made by the models are compared with real measurements to validate their accuracy. Finally, the models are employed for two main tasks: to assure that a given PCA in a given operating point has a safe operation; and to benchmark PCAs that perform similar power conversion., Ce travail présente une méthode de conception et de fabrication automatique de convertisseurs de puissance appelée « Automatic Design for manufacturing » (ADFM). La méthode consiste en concevoir des « Power Converter Arrays » (PCA) via l’assemblage de cellules standards. La technique est inspirée de l’industrie de la microélectronique, des PEBB (Power Electronic Building Blocks) et des convertisseurs multicellulaires. La partie de puissance d’un PCA est formé par plusieurs Cellules Standards de Conversion (CSC) connectées en série ou/et en parallèle en entrée comme en sortie.Afin de prédire le comportement de tous les assemblages possibles de CSC, cette démarche s’appuie sur des modèles statistiques eux-mêmes déterminés par des caractérisations électrothermiques de convertisseurs tests. Cette thèse va établir les bases de cette modélisation en trois étapes : la définition d’un plan d’expérience ; la construction d’un banc d’essais pour réaliser des mesures automatiques, et finalement, l’étude des modèles statistiques permettant de réaliser prédictions précises.9 convertisseurs ont ainsi été réalisés et caractérisés, totalisant plus de 210 heures de tests afin de réaliser toutes les étapes allant de la caractérisation aux prédictions de l’efficacité et de la température d’un convertisseur. Finalement, afin de valider cette nouvelle méthode, deux cas pratiques ont été traités. Le premier vise à comparer les résultats estimés avec ceux réellement atteints par un PCA, le second s’attache à montrer les perspectives d’une telle approche en comparant les performances estimées de plusieurs PCAs pour un profil de mission donné.

The lightning effects on the fastening assemblies of an airplane may be critical. One of the most critical phenomenon is the sparking effect around the fasteners. This effect is usually associated to the contact resistances. Due to the standards, the lack of knowledge about this multiphysics issue and the inability to follow only an experimental approach, the aircraft manufacturers have chosen a modelling way. In this manuscript, we model the fastening assemblies in order to understand the local constraint on these assemblies. The finite difference time domain (FDTD) method mostly used for the lightning issue in the aircraft industry is chosen as the solving method. Several fastener models are developed and validated. We present simplified models, as the resistive wire model for instance, up to complex one with all the contact resistance of the fastener. Furthermore, due to the large uncertainties from one fastener to the other one in the same family, the fastener models are supplemented with statistical models. Thanks to a data base measurement created from several measurement campaigns made by Dassault Aviation, distribution laws are established to characterize the lightning injection effects or the state after lightning injection on the fasteners. Using this statistical models, a stochastic study is presented in order to evaluate the uncertainties in a fuel tank modelling., Les effets de la foudre sur les lignes d'assemblage des avions peuvent s'avérer catastrophiques. L'un des phénomènes redoutés est l'étincelage au niveau d'une fixation bien souvent associé à un défaut sur les résistances de contact. Au vu des contraintes normatives, du manque de connaissance de cette problématique multi-physiques et de l'incapacité structurelle à avoir une approche uniquement expérimentale, les avionneurs se sont notamment tournés vers la modélisation. Dans ce manuscrit, on s'intéresse particulièrement à la modélisation des lignes d'assemblage pour le dimensionnement de la contrainte locale sur celles-ci. La méthode des différences finies dans le domaine temporel (FDTD), couramment utilisée pour la problématique foudre en aéronautique, nous sert de méthode de résolution. De multiples modèles de fixations allant de modèles simplifiés, représentant par exemple la fixation par un fil résistif, à des modèles plus complexes, représentant l'ensemble des résistances de contact, sont développés et validés. Par ailleurs, pour répondre aux incertitudes associées aux résistances de contact des fixations, des modèles statistiques sont appliqués aux paramètres résistifs des modèles de fixation. Ces mêmes modèles statistiques découlent de l'étude d'une base de données issue d’une campagne de mesures menée par Dassault Aviation sur un ensemble d’éprouvettes tests. A l'aide de ces modèles, la contrainte sur les fixations d'un caisson représentant un réservoir de carburant d'un avion est étudiée de manière stochastique.

L’objectif de cette étude était de quantifier les relations entre chaque étape du processus de reproduction (cyclicité, chaleurs et fertilité), la production laitière et la gestion des réserves corporelles chez la vache laitière. Pour cela, 102 études soient 300 observations de traitements ont été collectées dans des articles obtenus sur des plateformes en ligne (ISI Web of Knowledge et Google Scholar). Afin d’éviter d’agréger des données issues d’études mobilisant des facteurs expérimentaux trop différents pour être analysés ensemble, un système de codage a été mis en place pour les distinguer et travailler sur des sous-ensembles de données. Les résultats des méta-analyses montrent que le délai de reprise de cyclicité est associé à la note d’état corporel (NEC) au vêlage. Cette relation est quadratique et indique qu’une NEC au vêlage proche de 3 points (sur l’échelle 0-5) est associée à un délai de reprise de cyclicité raccourci (23 j). Aucun lien entre le délai de reprise de cyclicité et le niveau de production laitière n’a été détecté dans ces analyses. Bien que le délai de reprise de cyclicité conditionne en partie l’intervalle entre le vêlage et l’apparition des premières chaleurs (IVCHAL1), aucun lien avec la NEC n’a été observé dans cette étude. Pour chaque kilogramme de lait supplémentaire au pic de lactation, l’IVCHAL1 est retardé de plus d’une journée. La probabilité de réussite à la première insémination (TRIA1) est réduite de 2 % pour chaque kilogramme de lait supplémentaire au pic de lactation. Le TRIA1 est amélioré de 22 % pour chaque point de NEC supplémentaire (entre 1,50 et 3,00), au moment où l’embonpoint est au plus bas. La probabilité de gestation est augmentée de 43 % pour chaque point de NEC supplémentaire au vêlage (sur une plage variant de 2,50 à 3,50) et de 17 % pour chaque point de NEC supplémentaire au minimum (sur une plage variant de 1,50 à 3,00). Aucune relation entre la probabilité de gestation et la production laitière n’a été mise en évidence dans cette étude. En conclusion, cette méta-analyse a démontré que le délai de reprise de cyclicité des vaches laitières serait d’abord lié à la NEC au vêlage, alors que l’expression des chaleurs serait en premier lieu associée au niveau de production laitière, et que la fertilité pourrait dépendre à la fois du niveau de production laitière et de la gestion des réserves corporelles. Les stratégies de conduite d’élevage visant une NEC proche de 3 points au vêlage, et qui limitent à la fois l’amaigrissement et le pic de production laitière pourraient permettre d’améliorer les performances de reproduction des vaches laitières., The present study aimed to investigate the relationships between each step of the reproductive process (cyclicity, estrus, and fertility) and both milk production and body reserves management. The database included 102 studies and 300 treatments collected on electronic databases (ISI Web of Knowledge and Google Scholar). Coding for each type of experimental factor enabled within and between experiment variation to be distinguished, and to select subsets of experiments with common objectives in order to avoid inappropriate aggregation of results across studies with very different objectives. The meta-analysis showed that the resumption of ovarian activity was related to body condition score (BCS) at calving. This relationship was quadratic, stressing an optimal BCS at calving around 3 (on a 0-5 scale) for a resumption of luteal activity 23 days postpartum. No relationship was observed between milk yield and the resumption of luteal activity. No relationship was observed between BCS and the calving to first estrous interval, although this reproductive performance is influenced by the resumption of luteal activity. The calving to first estrous interval was delayed about more than one day for each additional one kilogram of milk produced at lactation peak. The conception rate was reduced by 2% for each additional kilogram of milk produced at lactation peak. The conception rate was improved by 22% for each additional point of BCS at nadir (between 1.50 and 3.00). The pregnancy rate was improved by 43% for each additional point of BCS at calving (between 2.50 and 3.50) and by 17% at nadir (between 1.50 and 3.00). No relationship was observed between milk yield and the pregnancy rate in the data. This meta-analysis showed that postpartum cyclicity of dairy cows was mainly associated with BCS at calving, whereas estrus expression was mainly associated with milk yield and fertility with both BCS and milk yield. Genetic and nutritional strategies that target a BCS of 3.00 and limit both BCS loss and peak milk yield could be an effective way to improve reproduction.

This PhD was devoted to develop a Large Eddy Simulation subgrid scale model based ontransport equations. The subgrid scale model is built in the same manner as second order statistical modelsuggested by Gerolymos-Lo-Vallet-Younis. A constant control parameter has been introduced to tune theamount of turbulent kinetic energy handled by subgrid scale model. This parameter allows a bridging fromDirect Numerical Simulation to Reynolds Averaged Navier-Stokes. This approach can correctly predict turbulentflow with coarser grid and time step than canonical Large Eddy Simulation based on algebraic subgrid scalemodels where subgrid length scale corresponds to Taylor micro scale. Indeed, the subgrid scale model handles alarge part of turbulent kinetic energy in the boundary layer. Transonic flow simulation around OAT15A airfoil iscarried out using the suggested approach. On particular inflow conditions, the shock-wave shows a self-sustainedmotion on the airfoil upper side resulting from the shock-wave boundary layer interaction. Reynolds AveragedNavier-Stokes is not able to predict averaged field because this large unsteadiness is undeterministic and an lesapproach is needed. According to the results, the suggested approach can handle shock-wave motion. Filteredflow field, turbulent correlation and control parameter impact analysis are presented. Finally, developmentways are suggested in order to improve the subgrid scale model using inhomogeneous control parameter in spaceand/or time.; L’objectif de cette étude est le développement d’un modèle de sous-maille à équations de transportpour la simulation aux grandes échelles. Le modèle de sous-maille est développé par analogie avec le modèlestatistique du second ordre proposé par Gerolymos-Lo-Vallet-Younis. Un paramètre de contrôle constant yest introduit afin de régler la quantité d’énergie cinétique turbulente modélisée par le modèle de sous-maille.Ce paramètre permet un passage continue entre la résolution directe et statistique des équations de Navier-Stokes. Cette approche à la capacité de prédire correctement des écoulements turbulents avec un maillagespatio-temporel plus grossier qu’avec l’approche de la simulation au grandes échelles classique utilisant desmodèles de sous-maille algébriques et où l’échelle de longueur de sous-mailles correspond à la micro-échellede Taylor. La méthode proposée est utilisée pour simuler un écoulement transsonique autour du profil d’aileOAT15A. Pour les conditions d’entrées étudiées, cet écoulement est le siège d’une interaction onde de choccouche limite turbulente sur l’extrados du profil d’aile provoquant une oscillation auto-entretenue de la positionde l’onde de choc. Cette instationnarité non-déterministe est importante et par conséquent nécessite l’emploid’une approche les car l’approche statistique ne prédit pas le champ moyen correctement. Les résultats montrentque l’approche développée est apte à reproduire le mouvement de l’onde de choc. Une analyse des grandeursfiltrées de l’écoulement, des corrélations turbulentes ainsi que de l’impact du paramètre de contrôle est présentée.Enfin, cette étude énonce des suggestions de développement pour améliorer le modèle de sous-maille proposé enutilisant un paramètre de contrôle inhomogène en espace et/ou en temps.

This PhD was devoted to develop a Large Eddy Simulation subgrid scale model based on transport equations. The subgrid scale model is built in the same manner as second order statistical model suggested by Gerolymos-Lo-Vallet-Younis. A constant control parameter has been introduced to tune the amount of turbulent kinetic energy handled by subgrid scale model. This parameter allows a bridging from Direct Numerical Simulation to Reynolds Averaged Navier-Stokes. This approach can correctly predict turbulent flow with coarser grid and time step than canonical Large Eddy Simulation based on algebraic subgrid scale models where subgrid length scale corresponds to Taylor micro scale. Indeed, the subgrid scale model handles a large part of turbulent kinetic energy in the boundary layer.Transonic flow simulation around OAT15A airfoil is carried out using the suggested approach. On particular inflow conditions, the shock-wave shows a self-sustained motion on the airfoil upper side resulting from the shock-wave boundary layer interaction. Reynolds Averaged Navier-Stokes is not able to predict averaged field because this large unsteadiness is undeterministic and an LES approach is needed. According to the results, the suggested approach can handle shock-wave motion. Filtered flow field, turbulent correlation and control parameter impact analysis are presented. Finally, development ways are suggested in order to improve the subgrid scale model using inhomogeneous control parameter in space and/or time.; L'objectif de cette étude est le developpement d'un modèle de sous-maille à équations de transport pour la simulation aux grandes échelles. Le modèle de sous-maille est développé par analogie avec le modèle statistique du second ordre proposé par Gerolymos-Lo-Vallet-Younis. Un paramètre de contrôle constant y est introduit afin de régler la quantité d'énergie cinétique turbulente modélisée par le modèle de sous-maille. Ce paramètre permet un passage continue entre la résolution directe et statistique des équations de Navier-Stokes. Cette approche à la capacité de prédire correctement des écoulements turbulents avec un maillage spatio-temporel plus grossier qu'avec l'approche de la simulation au grandes échelles classique utilisant des modèles de sous-maille algébriques. La méthode proposée est utilisée pour simuler un écoulement transsonique autour du profil d'aile OAT15A. Pour les conditions d'entrées étudiées, cet écoulement est le siège d'une interaction onde de choc couche limite turbulente sur l'extrados du profil d'aile provoquant une oscillation auto-entretenue de la position de l'onde de choc. Les résultats montrent que l'approche développée est apte à reproduire le mouvement de l'onde de choc. Une analyse des grandeurs filtrées de l'écoulement, des corrélations turbulentes ainsi que de l'impact du paramètre de contrôle est présentée. Enfin, cette étude énonce des suggestions de développement pour améliorer le modèle de sous-maille proposé en utilisant un paramètre de contrôle inhomogène en espace et/ou en temps.

The aim of this paper is to investigate the use of statistical correction techniques in hydrological ensemble prediction. Ensemble weather forecasts (precipitation and temperature) are used as forcing variables to a hydrologic forecasting model for the production of ensemble streamflow forecasts. The impact of different bias correction strategies on the quality of the forecasts is examined. The performance of the system is evaluated when statistical processing is applied: to precipitation and temperature forecasts only (pre-processing from the hydrological model point of view), to flow forecasts (post-processing) and to both. The pre-processing technique combines precipitation ensemble predictions with an analog forecasting approach, while the post-processing is based on past errors of the hydrological model when simulating streamflows. Forecasts from 11 catchments in France are evaluated. Results illustrate the importance of taking into account hydrological uncertainties to improve the quality of operational streamflow forecasts.

International audience

International audience; Many empirical studies have analyzed the relationship between human activity and the environment. Some of these have focused on the potentially negative impacts of human activity on the environment. Some others have tried to identify socio-political variables that could be at play in this relationship. Herein, we used well-adapted statistical methods to study the relationship between human activity and biodiversity in Europe at the country level; we worked with classical biodiversity indicators (two state indicators, two pressure indicators and one response indicator) on the one hand, and socio-economic variables on the other hand. We found strong relationships between economic variables and pressure indicators (related to soil sealing) as well as state indicators (related to the proportion of extinct and threatened species). However, there was no relationship between economic variables and the response indicator (related to the proportion of protected area). Though we did find significant relationships between some sociological variables and biodiversity indicators, the best models all included economic variables. These results cast a new light on an old issue: first, they reveal the pertinence of a set of variables related to the spatial density of human activity - either through economic growth or population levels; they also show that the impact of the spatial density of human activity on biodiversity indicators tends to decelerate - but not to decrease - as the spatial density of human activity increases; finally, since past and current levels of biodiversity erosion are best explained by the spatial density of human activity more than one century ago, they indicate that development of human activity may affect biodiversity after a long delay. These results reveal the need for further studies involving these metrics.

International audience; Consiste en la correction d'une partie des analyses de comparaison de modèles statistiques.

International audience; Understanding how invasive species establish and spread is vital for developing effective management strategies for invaded areas and identifying new areas where the risk of invasion is highest. We investigated the explanatory power of dispersal histories reconstructed based on local-scale wind data and a regionalscale wind-dispersed particle trajectory model for the invasive seed chalcid wasp Megastigmus schimitscheki (Hymenoptera: Torymidae) in France. The explanatory power was tested by: (1) survival analysis of empirical data on M. schimitscheki presence, absence and year of arrival at 52 stands of the wasp’s obligate hosts, Cedrus (true cedar trees); and (2) Approximate Bayesian analysis of M. schimitscheki genetic data using a coalescence model. The Bayesian demographic modeling and traditional population genetic analysis suggested that initial invasion across the range was the result of long-distance dispersal from the longest established sites. The survival analyses of the windborne expansion patterns derived from a particle dispersal model indicated that there was an informative correlation between the M. schimitscheki presence/absence data from the annual surveys and the scenarios based on regional-scale wind data. These three very different analyses produced highly congruent results supporting our proposal that wind is the most probable vector for passive long-distance dispersal of this invasive seed wasp. This result confirms that long-distance dispersal from introduction areas is a likely driver of secondary expansion of alien invasive species. Based on our results, management programs for this and other windborne invasive species may consider (1) focusing effort at the longest established sites and (2) monitoring outlying populations remains critically important due to their influence on rates of spread. We also suggest that there is a distinct need for new analysis methods that have the capacity to combine empirical spatiotemporal field data, genetic data, and environmental data to investigate dispersal and invasion